SIP-Mehrgeräteanschluss. Funktionsbeschreibung. 2016, ENTEGA Medianet GmbH 1. KD SIP-Mehrgeräteanschluss

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1 Funktionsbeschreibung 2016, ENTEGA Medianet GmbH 1

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung... 3 Voice-over-IP (VoIP)... 3 SIP Mehrgeräteanschluss der ENTEGA Medianet... 3 Netzübersicht... 4 Netzübersicht... 4 Funktionsweise und Signalisierung... 4 Generelle Funktionsweise... 4 Unterstützte SIP-Nachrichten... 5 SIP-Registrierung... 5 Network Address Translation (NAT)... 6 Call Szenarien... 7 Ankommender Ruf zum SIP-Endgerät... 7 Abgehender Ruf vom SIP-Endgerät... 7 Overlap Dialing... 9 Leistungsmerkmale Rufnummernübermittlung Rufnummernunterdrückung CLIR Anrufweiterschaltung Anklopfen, Makeln und Konferenzschaltung Faxübertragung DTMF AOC (Advice of Charge) - Gebührenimpulse , ENTEGA Medianet GmbH 2

3 Einleitung Voice-over-IP (VoIP) Die technische Umstellung der Telekommunikation auf das Internetprotokoll (IP) schreitet kontinuierlich voran und findet unter dem Begriff Voice-over-IP (VoIP) weltweit Verbreitung. Bei Privatanschlüssen kommen zunehmend VoIP-basierte Systeme, sogenannte VoIP-Endgeräte (Customer Premises Equipment) oder IP- Telefone zum Einsatz. Gleichermaßen findet in den öffentlichen Netzen der Umbau zum IP-basierten Next Generation Network (NGN) statt. ENTEGA Medianet beschreitet seit einigen Jahren erfolgreich die Migration zum IP-basierten Next- Generation-Network (NGN) und bietet seinen Kunden Mehrgeräteanschlüsse auf SIP-Basis (Session Initiation Protocols) an. SIP Mehrgeräteanschluss der ENTEGA Medianet Bei ENTEGA Medianet können Sie zusätzliche Leistungen nutzen, die Ihnen sonst nur durch zusätzlich anzuschaffende Telefonanlagen möglich sind. Auf den folgenden Seiten erfahren Sie, was ENTEGA Medianet bietet und wie Sie das alles nutzen können. Und sollte doch einmal eine Frage offen bleiben, rufen Sie uns einfach an: ! Private, IP-basierende Endgeräte (z.b. AVM FRITZ!Box) oder IP-Telefone können direkt an das IP-Netz der ENTEGA Medianet angeschlossen werden. Mit dem ist es möglich, die wesentlichen Leistungsmerkmale von ISDN auf VoIP darzustellen. Im Wesentlichen wird diese Zusammenschaltung durch die Implementierung des Session Initiation Protocols (SIP) auf beiden Seiten realisiert. SIP ist in RFCs der IETF beschrieben und hat sich heute bereits zum defacto-standard entwickelt. Dennoch existieren zahlreiche Variationen in der Implementierung, z.b. durch optionale Felder oder fehlende landesspezifische Anpassungen, woraus Probleme in der Interoperabilität zwischen Systemen resultieren können. Um eine einfache Anschaltung zu gewährleisten, wird im Folgenden auf die Anforderungen an das SIP-Endgerät hinsichtlich Signalisierung eingegangen. Um ein SIP-Telefonat zu führen, braucht es mehr als nur SIP, denn es dient lediglich dazu, die Kommunikationsmodalitäten zu vereinbaren bzw. auszuhandeln die eigentlichen Daten für die Kommunikation werden über andere, dafür geeignete Protokolle ausgetauscht. Hierzu wird das Session Description Protocol (SDP, RFC 4566) eingebettet, um die Details der Audioübertragung auszuhandeln. Dabei teilen sich die Endpunkte (SIP-Endgerät und NGN der ENTEGA Medianet) gegenseitig mit, welche Methoden der Audioübertragung sie beherrschen (die sogenannten Codecs), mit welchem Protokoll sie das tun möchten und an welcher Netzadresse und welchem -port sie senden und empfangen wollen. Diese Medienaushandlung ist kein direkter Bestandteil von SIP, sondern wird dadurch erreicht, dass in SIP ein weiteres Protokoll mit eingebettet wird. Diese Trennung von Sitzungs- und Medienaushandlung ist einer der Vorteile von SIP, da sie eine große Flexibilität bei der unterstützten Nutzlast erlaubt. Bei der IP-Telefonie findet für die Medienübertragung das Realtime Transport Protocol (RTP, RFC 3550) Verwendung. SIP handelt hier die Sitzung aus und das dort eingebettete SDP kümmert sich um das Aushandeln der Mediendetails aus, und RTP ist dann dasjenige Protokoll, welches letztendlich die Audioströme überträgt. 2016, ENTEGA Medianet GmbH 3

4 SIP stellt mehrere Dialoge zur Verfügung um eine Sitzung zwischen zwei Teilnehmern (User Agent) aufzubauen. Die Dialoge bestehen aus einer Anforderung/Anfrage (Request) und einer Rückmeldung/Antwort (Response). Requests werden vom User Agent Client erzeugt und an den User Agent Server gesendet. Responses werden vom User Agent Server erzeugt und an dem User Agent Client gesendet. Je nach Anrufrichtung ist einmal das SIP-Endgerät der User Agent Client und das NGN der ENTEGA Medianet User Agent Server und umgekehrt. SIP-fähige Telefone können direkt am Ethernet-Port des DSL-Routers angeschlossen werden. Sollen vorhandene ISDN-fähige oder analoge Telefone angeschlossen werden, empfiehlt ENTEGA Medianet den Einsatz einer AVM FRITZ!Box FON WLAN 7390, die zudem auch Mobiltelefone nach dem DECT-Standard, VoIP-Telefone über WLAN, wie auch SmartPhones oder Tablets über die FRITZ!App FON als Nebenstellen integrieren kann. Auch G3 Faxgeräte und externe Anrufbeantworter lassen sich anschließen. Netzübersicht Netzübersicht SIP-Endgeräte können direkt mit dem NGN der ENTEGA Medianet gekoppelt werden. Dazu wurde eine komplette, auf einem NGN-basierende VoIP-Plattform installiert, welche alle Möglichkeiten zur Nutzung von VoIP beinhaltet und mit dem bestehenden PSTN (Public Switched Telephone Network = öffentliches Telefonnetz) gekoppelt ist, um eine Erreichbarkeit aus dem und in das öffentliche Telefonnetz zu ermöglichen. Dieses Netz enthält im Wesentlichen folgende Komponenten: Softswitch als NGN Vermittlungsplattform Mediagateways zum Übergang ins bestehende PSTN Session Border Controller als Sicherheitselement NGN Netz der ENTEGA Medianet SIP- Endgerät IP Access Session Border Controller Softswitch Mediagateway Mediagateway PSTN Das SIP-Endgerät ist der Gegenpunkt und damit der alleinige Ansprechpartner aus dem NGN der ENTEGA Medianet. Funktionsweise und Signalisierung Generelle Funktionsweise Entsprechend der Spezifikation besteht bei SIP ein fester Zusammenhang zwischen den SIP-Teilnehmern und einer zugehörigen öffentlichen SIP-Adresse bzw. Telefonnummer. 2016, ENTEGA Medianet GmbH 4

5 Beim muss das Endgerät per SIP im NGN registriert werden. Die Zuordnung und Erkennung erfolgt über Benutzername und Passwort. Damit können auch Endgeräte angeschlossen werden, die mit dynamischen öffentlichen IP-Adressen versehen sind. Unterstützte SIP-Nachrichten Die VoIP-Plattform der ENTEGA Medianet lauscht auf Port 5060 und unterstützt die folgenden SIP-Methoden entsprechend RFC 3261: SIP-Methoden gemäß RFC 3261 INVITE Initiiert eine Verbindung oder verändert (re-invite) die Parameter einer bereits aufgebauten Verbindung BYE Beendet eine Verbindung. CANCEL Bricht einen Verbindungsaufbau (INVITE) ab. UPDATE Modifiziert Parameter einer Verbindung, die sich noch im Aufbau befindet (RFC 3311). ACK Bestätigt eine endgültige Antwort. REGISTER Registriert die SIP-Endgeräte im Netz der ENTEGA Medianet Unterstützte SIP-Antworten gemäß RFC xxx Fortschrittsanzeigen 2xxx Erfolgreiche Bearbeitung der Anfrage 3xxx Umleitungen, Weiterleitungen 4xxx Clientseitiger Fehler 5xxx Server-Fehler 6xxx Sonstige Fehlermeldungen Unterstützte Codecs G.711 A-law nach ITU-T Recommendation mit einer Paketierung von 20ms zur Sprach- und Faxübertragung Clearmode 64 kbit/s Channel-Daten transparent SIP-Registrierung Beim SIP-Anlagenanschluss muss das Endgerät per SIP registriert werden. Zunächst sollte das SIP- Endgerät dazu eine REGISTER Anfrage senden: REGISTER sip:voip.entega-medianet.de SIP/2.0 From: -medianet.de>;tag= To: -medianet.de> Call-ID: CSeq: 1 REGISTER Max-Forwards: 70 Content-Length: 0 Das Netz der ENTEGA Medianet verwendet das Digest Authentication Verfahren, um einen Teilnehmer zu authentifizieren. Daher wird die erste Registrierung vom Softswitch der ENTEGA Medianet zunächst mit einer 401 Antwort abgelehnt, mit der aber gleichzeitig das SIP-Endgerät aufgefordert wird (Challenge), die Authentifizierung nach Digest vorzunehmen: 2016, ENTEGA Medianet GmbH 5

6 SIP/ Unauthorized From: To: -medianet.de>;tag= f0c3c-1c5e73ce1 Call-ID: CSeq: 1 REGISTER WWW-Authenticate: Digest realm="voip1.heag.de",nonce="015f0c e7a103e8f e", opaque="015ee0a70bb1001",stale=false,algorithm=md5 Content-Length: 0 Das SIP-Endgerät muss diese Challenge annehmen und einen Hashwert mit den übermittelten Parametern und dem in dem SIP-Endgerät lokal gespeicherten SIP-Passwort bilden. Dieser Hashwert sollte anschließend in eine neue Registrierung aufgenommen werden: REGISTER sip:voip.entega-medianet.de SIP/2.0 From: <sip: @voip.entega-medianet.de>;tag= To: <sip: @voip.entega-medianet.de> Call-ID: C48E2C0914@ CSeq: 2 REGISTER Authorization: Digest username=" ", realm="voip1.heag.de", nonce="015f0c e7a103e8f e", uri="sip:voip.entega-medianet.de", response="c68e7cfea394e17b74b812bf13be11b4", algorithm=md5, opaque="015ee0a70bb1001" Max-Forwards: 70 Content-Length: 0 Eine erfolgreiche Registrierung wird mit einer 200 OK Nachricht bestätigt. SIP/ OK From: <sip: @voip.entega-medianet.de>;tag= To: <sip: @voip.entega-medianet.de> Call-ID: C48E2C0914@ CSeq: 2 REGISTER Content-Length: 0 Die Registrierung muss durch das SIP-Endgerät in regelmäßigen Abständen wiederholt werden. Im Netz der ENTEGA Medianet wird eine Registrierungszeit von Sekunden erwartet (Expires Header). Für eine sichere und fehlerfreie Funktion kann beim nur ein SIP-Endgerät pro Rufnummer registriert werden. Das so genannte Forking wird nicht unterstützt. Network Address Translation (NAT) Network Address Translation ist in IP-Netzen ein Verfahren, um automatisiert Adressinformationen in IP- Paketen durch andere ersetzen, um z.b. private und öffentliche Netze zu verbinden. Befindet sich das SIP- Endgerät in einem privaten IP-Adressbereich und das Endgerät bzw. ein lokaler Router führt NAT durch und ersetzt die private IP-Adresse durch seine öffentliche Adresse im IP-Header, so befindet sich in der SIP- Signalisierung der SIP-Endgeräte immer noch die privaten IP Adressen. Das NGN der ENTEGA Medianet verwendet ein Verfahren für NAT Traversal zum Aufbau und Halten von SIP-Verbindungen über NAT-Router hinweg. Dazu wird auf IP-Ebene, die öffentliche IP-Adresse und der verwendete Port aus den ankommenden IP-Paketen extrahiert. Dies betrifft neben der SIP-Signalisierung 2016, ENTEGA Medianet GmbH 6

7 auch den Medienstrom (RTP). Dazu ist es erforderlich, dass die SIP-Endgeräte beim Zustandekommen einer Verbindung von sich aus einen Medienstrom (RTP-Pakete) sendet. Die Network Address Translation im Router verwendet oft einen Timer, für den die Übersetzung internesexternes Netz gültig ist. Damit das SIP-Endgerät auch vom NGN der ENTEGA Medianet jederzeit für ankommende Gespräche erreichbar ist, muss eine regelmäßige SIP-Signalisierung zwischen SIP-Endgerät und NGN stattfinden. Erkennt der Session Border Controller der ENTEGA Medianet, dass in der Signalisierung des SIP- Endgerätes private IP-Adressen verwendet werden, fordert er das Endgerät auf, die Registrierung alle 30 Sekunden zu wiederholen, damit die NAT im Router aktiv bestehen bleibt. Call Szenarien In einer SIP-Verbindung wird der Anrufer als User Agent Client (UAC) und der Angerufene als User Agent Server (UAS) bezeichnet. Je nach Anrufrichtung ist einmal das SIP-Endgerät der User Agent Client und das NGN der ENTEGA Medianet User Agent Server und umgekehrt. Ankommender Ruf zum SIP-Endgerät Das NGN der ENTEGA Medianet signalisiert ankommende Rufe zum SIP-Endgerät. Beispiel 1: SIP-Endgerät INVITE NGN ENTEGA Medianet Anruf vom öffentlichen Netz ( ) an das SIP-Endgerät ( ) INVITE SIP/2.0 From: " " To: [ ] Die A-Rufnummer wird dabei im nationalen Format im FROM Headern übertragen. Die B-Rufnummer wird dabei im nationalen Format in der Request URI und im TO Header übertragen. Abgehender Ruf vom SIP-Endgerät Das SIP-Endgerät signalisiert abgehende Rufe zu einer öffentlichen Rufnummer direkt an das NGN der ENTEGA Medianet. SIP-Endgerät INVITE NGN ENTEGA Medianet 2016, ENTEGA Medianet GmbH 7

8 Beispiel 1: Anruf vom SIP-Endgerät ( ) ins öffentliche Netz ( ) INVITE SIP/2.0 From: To: [ ] Die A-Rufnummer muss im FROM Header übertragen werden. Die Übertragung kann zusätzlich auch im P- Preferred-Identity Header erfolgen. Die B-Rufnummer muss in der Request URI und im TO Header übertragen werden. Die Übertragung der Rufnummern kann im nationalen (mit und ohne Ortnetzvorwahl) oder internationalen Format erfolgen. Das Netz der ENTEGA Medianet verwendet das Digest Authentication Verfahren, um einen Teilnehmer zu authentifizieren. Daher wird die erste INVITE Anfrage vom Softswitch der ENTEGA Medianet zunächst mit einer 407 Antwort abgelehnt, mit der aber gleichzeitig das SIP-Endgerät aufgefordert wird (Challenge), die Authentifizierung nach Digest vorzunehmen: SIP/ authentication required From: <sip: @voip.entega-medianet.de>;tag=090a4a9a0b6bcc98 To: <sip: @voip.entega-medianet.de>;tag= f0e5a-05b41def1 Proxy-Authenticate: Digest realm="voip1.heag.de",nonce="015f0e363f35172e28ca50e86f07e297", opaque="015ee0a70bb1001",stale=false,algorithm=md5 [ ] Das SIP-Endgerät muss diese Challenge annehmen und einen Hashwert mit den übermittelten Parametern und dem im SIP-Endgerät lokal gespeicherten SIP-Passwort bilden. Dieser Hashwert sollte anschließend in eine erneute INVITE Anfrage aufgenommen werden: INVITE sip: @voip.entega-medianet.de SIP/2.0 From: <sip: @voip.entega-medianet.de>;tag=090a4a9a0b6bcc98 To: <sip: @voip.entega-medianet.de> Proxy-Authorization: Digest username=" ", realm="voip1.heag.de", nonce="015f0e363f35172e28ca50e86f07e297", uri="sip: @voip.entega-medianet.de", response="b568c2da4319be9cbf1c1a94212eaca6", algorithm=md5, opaque="015ee0a70bb1001" [ ] 2016, ENTEGA Medianet GmbH 8

9 Overlap Dialing Als Alternative zum bei SIP standardmäßig verwendeten Blockwahlverfahren, bei dem die zu wählende Rufnummer vollständig im Endgerät gesammelt und nach einer Wartezeit in einem Block übertragen wird, besteht im NGN der ENTEGA Medianet die Möglichkeit des sogenannten Overlap Wahlverfahrens (overlap dialing) nach RFC 3578 bzw. ETSI TS section a.3. Hierbei wird schon während der Eingabe der Rufnummer am Endgerät versucht, die Verbindung zur bisher eingegebenen Rufnummer herzustellen. Dadurch wird mit overlap-fähigen SIP-Endgeräten ein deutlich schnellerer Rufaufbau ähnlich dem Verfahren bei ISDN erreicht. 1 INVITE Trying 3 INVITE Trying Further Invite received ( ) 6 ACK 7 INVITE Trying Further Invite received ( ) 10 ACK 11 INVITE Trying Further Invite received ( ) 14 ACK 15 INVITE Trying Further Invite received ( ) 18 ACK Ringing OK 2016, ENTEGA Medianet GmbH 9

10 Leistungsmerkmale Rufnummernübermittlung Über den der ENTEGA Medianet werden Rufnummern für ankommende und abgehende Gespräche übermittelt. Rufnummernunterdrückung CLIR Über den der ENTEGA Medianet kann die eigene Rufnummer unterdrückt werden. Sofern vom SIP-Endgerät unterstützt, kann für CLIR auch im PRIVACY Header der ID Token entsprechend RFC 3323 gesetzt sein (Privacy: id). Siehe dazu auch Bedienungsanleitung Auf Knopfdruck. Anrufweiterschaltung Anrufweiterschaltungen können endgeräteunabhängig im Netz der ENTEGA Medianet konfiguriert werden. Siehe dazu auch Bedienungsanleitung Auf Knopfdruck. Anklopfen, Makeln und Konferenzschaltung Anklopfen, Makeln, Rückfrage und Konferenzschaltungen sind entsprechend des SIP-Standards Leistungsmerkmale der SIP-Endgeräte und müssen folglich von diesen unterstützt werden (z.b. AVM FRITZ!Box). Mit einem sind pro Rufnummer im Netz der ENTEGA Medianet bis zu zwei parallele Gespräche möglich, die vom SIP-Endgerät in eine Konferenz geschaltet oder zwischen denen gemakelt werden kann. Siehe dazu auch Bedienungsanleitung Auf Knopfdruck. Faxübertragung Über den der ENTEGA Medianet können Faxverbindungen mit folgenden Codecs und Parametern hergestellt werden: G.711 A-law nach ITU-T Recommendation mit einer Paketierung von 20ms DTMF Im Netz der ENTEGA Medianet werden DTMF Töne "in-band", also per Audio übertragen. Andere Verfahren gemäß RFC2833 oder SIP-Info werden nicht unterstützt. AOC (Advice of Charge) - Gebührenimpulse Der SIP Standard kennt keinen Gebührenimpuls (AOC), so dass dieser an SIP-Anschlüssen nicht vom Netz der ENTEGA Medianet bereitgestellt werden. 2016, ENTEGA Medianet GmbH 10